IEEE802.11のセキュリティとこれからの動向について

質問

IEEE802.11の規格において

雑誌を見て素朴に思った疑問なのですが、

(1)11.bではスペクトル拡散が伝送方式として用いられています．よって、PN信号を用いるので、セキュリティが高く通信中の電波を盗聴されないと思います。
ということは、ＷＰＡなどの暗号化は不要なのでしょうか？

(2)11a,11gでは、ＯＦＤＭに伝送方式が変わっていますが、秘匿性を（ＷＰＡがあるので）必要とせず、とにかく早い通信をしたいという理由からでしょうか？規格が変わっていった流れを知りたいです。

私自身、実務経験などまったくないですが、今後こうした業務をやってみたいと思っています。
そんなわけで、素人ながらの的を得てない質問かもしれませんが、ご存知な方よろしくお願いします。

回答No.3

colocolo62 · ベストアンサー

＞１．わざわざ拡散して通信するのはノイズ対策のためなのですか？
＞→拡散することによって、ある周波帯域に局所的なノイズが発生しても軽減できる。

無線LANがスペクトル拡散を使ったのは、これが理由です。
局所的なノイズというより、他の通信機器や産業機器の電波からの干渉（混信）を受けても通信できるように、そして、他の通信機器や産業機器に対して影響を小さくするためにスペクトル拡散を使っています。
（拡散することで、電波の電力を広い帯域に文字通り拡散して、強い混信を与えないようにする効果があります。）
11bの使っている周波数帯は、電子レンジや温熱治療器、RFタグ、アマチュア無線、Bluetoothなどなどいろんな機器が共用している帯域なのでこういったことが考えられています。

一方、携帯のCDMAは、周波数や時分割で、ユーザ個々のチャネルを割り当てる代わりに、「符号」でチャネルを割り当てることにしたものです。これで、高速伝送と周波数の高い利用効率を実現しているものです。
携帯の周波数は、専用の帯域ですので、他のノイズや干渉からの影響を軽減するためというわけではありません。

＞それから、スペクトル拡散は、軍事用に開発され秘匿性の高い通信方法として用いられていたと聞いたことがありますが、
＞今までの話からすると、
＞２．スペクトル拡散は、軍事面以外に秘匿性を重視するために用いられることはあまりないのですか？

スペクトル拡散で言う秘匿性とは、非常に広い周波数帯域に拡散して、そもそもそこで通信をしているかどうかわからないような状況を作るものと理解しています。

私の知る限りでは軍事目的以外で拡散を利用した秘匿性の確保というのは聞いたことはありません。

拡散することで得られる「拡散利得」を活かして、深宇宙通信に利用していたということがあります。

お礼

お礼遅くなって申し訳ありません。

質問を全て回答して頂いてほんとうにありがとうございました。

自分自身まだまだ知識不足な点はたくさんあるかもしれませんが、疑問の方は解けてなんだかすっきりした気分です。

colocolo62さんのおかげで自分一人で調べたり考えたりしても到底分からないようなことまで知ることができました。数々の誤解や知識不足を改めて認識しました。

今後も頑張っていきたいと思います。

回答No.2

colocolo62

#1です。

＞携帯電話もスペクトル拡散が使われている→
＞同じ無線方式を送受信できる装置があれば、全く問題なく信号が受信できる。

＞なんてことはないですよね・・・

ありません。
携帯はもちろん！ちゃんとセキュリティかかっていますよ。

＞それでは、携帯電話のスペクトル拡散ではユーザーの分だけそれぞれ（ＰＮ信号などが）異なった使用の端末を製造し、無線ＬＡＮでは規格に基づいて共通の装置を製造しているということですか？

違います。

携帯のCDMAは、ユーザをスペクトル拡散の符号で分けてはいますが、それは通話開始時に割り当てられるようになっているはずです。

無線LANは、CDMAではなく単にスペクトル拡散しているだけなのですが、11bでは、スペクトル拡散する符号にも送信情報を配分しています。11（レガシー）では、あるひとつの符号で拡散します。

携帯も無線LANもスペクトル拡散することで秘匿性を得ているのではなく、もっと上位のレイヤでセキュリティを確保する方式を入れています。

お礼

colocolo62さんほんとうにありがとうございます。

ここまで、知識が豊富な方にお応えを頂けるなんて感謝感激です！！
自分も１０年後くらいには、後世の人に技術的な助言ができるように頑張っていきたいとおもいます。

大変恐縮なのですが、
さらに質問がでてきましたのでよろしければ御回答願います。

補足

>携帯も無線LANもスペクトル拡散することで秘匿性を得て
>いるのではなく、もっと上位のレイヤでセキュリティを確>保する方式を入れています。

これで解決です。
携帯電話や無線ＬＡＮの通信において、スペクトル拡散そのものがセキュリティをになっているという大きな誤解をしていたようです。実際は、ＩＰパケットの暗号化やＳＳＬなどのように別のレイヤでセキュリティを確保しているのですね。

ということは、
１．わざわざ拡散して通信するのはノイズ対策のためなのですか？
→拡散することによって、ある周波帯域に局所的なノイズが発生しても軽減できる。

それから、スペクトル拡散は、軍事用に開発され秘匿性の高い通信方法として用いられていたと聞いたことがありますが、
今までの話からすると、

２．スペクトル拡散は、軍事面以外に秘匿性を重視するために用いられることはあまりないのですか？

回答No.1

colocolo62

(1) Noです。
確かにスペクトル拡散には秘匿性があるとは言えますが、同じ無線方式を送受信できる装置（つまり11bの無線LANカード）があれば、全く問題なく信号が受信できてしまいます。
ですから、WPA、WEPなどの暗号、認証の仕組みは必要です。

(2)
11aでOFDMが採用された理由は、秘匿性とは全く関係なく、高速な通信を実現するために必要だったからです。
11aと11bは、同じ時期に規格が制定されていましたが、11bは従来の11（レガシー）との互換性を持つこととして検討されたため、スペクトル拡散方式になりました。
11aは、電波の周波数帯が、5GHz帯で従来と異なることから互換性より高速通信を重視し、無線LANが利用される環境で高速通信をする際に問題となる多重波干渉（マルチパスフェージング）に対して強い方式として、OFDMが採用されました。
11gは、11bのさらに高速化を狙った規格で、11bとの互換性と、11aとの親和性（回路共有できる）から、スペクトル拡散とOFDMの両方を実装する規格となりました。

お礼

理解不足なだけに非常にいい勉強になりました。丁寧な御回答ほんとうにありがとうございます。

（２）については、
高速化する際にマルチパスフェージングが問題となり、これを解決するためにＯＦＤＭを用いる動きがでてきたんですね。

（１）については、回答を頂いてさらに疑問が出てきました。

携帯電話もスペクトル拡散が使われている→
同じ無線方式を送受信できる装置があれば、全く問題なく信号が受信できる。

なんてことはないですよね・・・

それでは、携帯電話のスペクトル拡散ではユーザーの分だけそれぞれ（ＰＮ信号などが）異なった使用の端末を製造し、無線ＬＡＮでは規格に基づいて共通の装置を製造しているということですか？

誰か教えて頂ければありがたいです。

補足

補足とお礼が一緒になってしまいました。申し訳ないです。改めて質問をこちらの方に書きます。

１）については、回答を頂いてさらに疑問が出てきました。

携帯電話もスペクトル拡散が使われている→
同じ無線方式を送受信できる装置があれば、全く問題なく信号が受信できる。

なんてことはないですよね・・・

それでは、携帯電話のスペクトル拡散ではユーザーの分だけそれぞれ（ＰＮ信号などが）異なった使用の端末を製造し、無線ＬＡＮでは規格に基づいて共通の装置を製造しているということですか？

誰か教えて頂ければありがたいです。